順南區(qū)塊目的層安全鉆井技術(shù)

劉仕銀，羅劍波，毛 鑫

（1.中石化西北油田分公司石油工程監(jiān)督中心，新疆輪臺841600；2.中石化東北油田分公司石油工程技術(shù)研究院，吉林長春130062）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

順托果勒南區(qū)塊構(gòu)造位置位于塔里木盆地塔中Ⅰ號斷裂帶下盤，緊鄰滿加爾坳陷生烴區(qū)，位于油氣運(yùn)移的有利指向區(qū)。該區(qū)發(fā)育多組NE向走滑斷裂帶，是儲層發(fā)育的有利區(qū)，同時(shí)也是晚期天然氣充注富集的有利部位。2013年完鉆的順南4井、順南5井分別在奧陶系鷹山組及蓬萊壩組獲高產(chǎn)天然氣，2014年順南5-1井在蓬萊壩組鉆遇異常高壓，2015年順南6井在蓬萊壩組鉆遇異常高壓，實(shí)鉆證實(shí)該區(qū)發(fā)育一間房組—鷹山組上段、鷹山組下段、蓬萊壩組三套儲層，具備油氣成藏的良好條件[1]。該區(qū)塊主要采用五級井身結(jié)構(gòu)（見表1）。

表1 順南區(qū)塊井身結(jié)構(gòu)表（以順南7井為例）

2 施工難點(diǎn)

2.1 固井質(zhì)量難以保障

177.8 mm套管下深度在7000m左右，靜止溫度在170℃～185℃之間，對水泥漿外加劑、固井工具及附件抗高溫性能要求高。同時(shí)由于氣層活躍，裂縫性儲層壓力窗口窄，壓穩(wěn)與防漏矛盾突出，完全壓穩(wěn)地層難度較大，固井質(zhì)量難以保障（見圖1）。

2.2 溢流早期監(jiān)測難度大

區(qū)塊儲層為天然氣，呈現(xiàn)高產(chǎn)、高壓的特點(diǎn)。順南5井放噴初期目測無阻流量達(dá)300×104m3，順南4初期日產(chǎn)氣38×104m3，順南7井四開鉆進(jìn)至至6651.6m中途測試，井口壓力最高達(dá)76MPa。A井2015年2月2日1：43鉆進(jìn)至7874.01m發(fā)現(xiàn)懸重異常，立壓上升，出漿槽返漿量不斷增大，1:46關(guān)井成功，總溢流量15.12m3，關(guān)井立壓24.5MPa、套壓40MPa。

2.3 壓穩(wěn)與漏失矛盾突出

取芯顯示，鷹山組開始地層立縫發(fā)育、溝通能力強(qiáng)。實(shí)鉆過程證明，越往下氣層越活躍，逐漸上提鉆井液密度后，往往因井漏無法鉆進(jìn)。同時(shí)，對于高壓氣井，增大鉆井液密度反而增大氣相在液相中的運(yùn)移速度[2-3]，密度越高，置換越強(qiáng)。順南7井采用密度1.50g/cm3的鉆井液鉆進(jìn)至6545.42m鉆遇第一套氣層，氣測全烴值維持在80%～86%,至6651.6m共鉆遇四套氣層，鉆井液密度逐漸上提至1.97g/cm3發(fā)生井漏提密度、循環(huán)排氣循共耗時(shí)23d，因無法正常鉆進(jìn)轉(zhuǎn)中途測試。

圖1 順南5井7″套管聲幅曲線

2.4 阻卡風(fēng)險(xiǎn)大

順托果勒南區(qū)塊目層儲集體地震波表現(xiàn)為“串珠”。該區(qū)塊鉆井液密度選擇在1.80～1.87g/cm3之間，漏失密度在1.95～2.02g/cm3，溢流關(guān)井后，采用密度2.20～2.30g/cm3的儲備加重鉆井液平推壓井，壓井結(jié)束上提鉆具遇阻卡風(fēng)險(xiǎn)較大。順南5井鉆進(jìn)至7209m后發(fā)生溢流，關(guān)井套壓28MPa，采用2.24g/cm3鉆井液平推壓井，壓井完發(fā)生卡鉆，泡酸、泡解卡劑均無效最后側(cè)鉆；順南7井側(cè)鉆至6641m旋轉(zhuǎn)控制頭膠心刺漏，采用加重鉆井液節(jié)流循環(huán)壓井，壓井結(jié)束上提鉆具遇阻600kN，采用頂驅(qū)倒劃眼起至套管內(nèi)。

3 施工措施及評價(jià)

3.1 提高生產(chǎn)尾管固井質(zhì)量

3.1.1 優(yōu)化固井施工工藝

采用控壓固井技術(shù)，進(jìn)行壓穩(wěn)與防漏模擬設(shè)計(jì)。在水泥漿候凝期間，由于膠凝失重造成環(huán)空液柱壓力降低，進(jìn)而發(fā)生氣竄，當(dāng)壓穩(wěn)系數(shù)fsur≥1時(shí)，能有效地防止環(huán)空氣竄，否則，需要環(huán)空加壓等方式進(jìn)行壓力補(bǔ)償（見圖2）。

圖2 控壓固井流程圖

3.1.2 優(yōu)選水泥漿體系

采用雙凝抗高溫膠乳液硅防氣竄彈塑性水泥漿體系。該水泥漿在160℃高溫下性能穩(wěn)定，流變性能、API失水、自由液、強(qiáng)度、沉降穩(wěn)定性、稠化時(shí)間等性能較常規(guī)水泥漿體系更符合高溫、高壓氣井固井要求。

3.1.3 現(xiàn)場應(yīng)用評價(jià)

順南5-2井利用控壓固井技術(shù)，采用雙凝抗高溫膠乳液硅防氣竄彈塑性水泥漿體系，該井井底、懸掛器處封固質(zhì)量優(yōu)良，測試回接筒處無后效顯示，表明基本達(dá)到防氣竄要求（見圖3）。

圖3 順南5-2井7″套管聲幅曲線（彈朔性膠乳水泥漿+液硅）

3.2 溢流監(jiān)測

針對高壓氣井液鉆井中鉆井液氣侵嚴(yán)重、液面變化波動范圍大、溢流來勢洶涌等情況，通過優(yōu)化坐崗、安裝2套出口流量傳感器、嘗試使用質(zhì)量流量計(jì)等方法，高壓氣井溢流監(jiān)測取得一定效果。2015年6月28日21:25順南6井控壓鉆進(jìn)至7502.15m出口流量異常，21:34發(fā)現(xiàn)出口流量繼續(xù)上漲關(guān)井，21:36關(guān)井成功，溢流量4.4m3，關(guān)井套壓1.9↗19MPa，立壓11MPa，較順托1井有明顯改善。

3.3 控壓鉆井技術(shù)

3.3.1 控壓鉆井工藝特點(diǎn)

利用PWD工具實(shí)時(shí)監(jiān)測井下壓力，通過對井筒壓力剖面的控制管理,大幅度降低鉆井過程中的井筒壓力波動，因而可較好地解決在窄密度窗口、壓力敏感地層鉆井，較難克服的漏與涌不能兼顧、井壁坍塌等復(fù)雜問題。同時(shí)在泥漿液面因氣泡影響波動較大時(shí)，可以參考出口流量和井底壓力變化判斷是否是發(fā)生溢流或漏失。能夠掌握真實(shí)井底情況，避免頻繁關(guān)井、節(jié)流循環(huán)等非生產(chǎn)時(shí)間，節(jié)約鉆井周期，提高鉆井效率[4-6]。

3.3.2 控壓鉆井主要設(shè)備

①旋轉(zhuǎn)控制頭：旋轉(zhuǎn)控制頭軸承總成靜密封工作壓力35MPa,100r/min的動密封工作壓力17.5MPa,200r/min的動密封工作壓力10.5MPa。②PWD：利用外接電池保持設(shè)備正常供電，通過MWD把信號輸送至控壓鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)。③自動節(jié)流管匯：節(jié)流管匯額定工作壓力35MPa,節(jié)流閥具有自動控制和手動操作功能，控制系統(tǒng)還安裝有流量計(jì)，準(zhǔn)確計(jì)量出口流量。

3.3.3 減少膠心刺漏措施

①對井口進(jìn)行校正，避免膠心受力不均。②控制井口控壓值。③及時(shí)檢查更換。④降低轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，在60～80r/min情況下，推薦使用80～100h。⑤選用小接箍鉆桿。

3.3.4 控壓鉆井實(shí)踐（以順南501井為例）

（1）控壓取芯施工情況。2014年8月29日23:00控壓鉆具下鉆至井底，30日0:30排后效時(shí)點(diǎn)火成功，2：00火勢減弱至3～4m時(shí)開始邊點(diǎn)火邊進(jìn)行取芯鉆進(jìn)，入口密度1.60g/cm3，出口密度1.57g/cm3，至30日9:00取芯鉆進(jìn)至6414.82m割芯。井口補(bǔ)償回壓3MPa起鉆至套管鞋，泵入76m3密度1.80g/cm3的重漿，起鉆至井口正常（見圖4）。

圖4 順南501井控壓取芯井底壓力變化曲線

（2）控壓鉆進(jìn)施工情況。2014年9月1日第二趟正?？貕恒@進(jìn)，將鉆井液密度逐漸由1.60↓1.48g/cm3，保持井底當(dāng)量密度1.57g/cm3控壓鉆進(jìn)，接單根期間井口加回壓3.5MPa，保持井底壓力1.56g/cm3。鉆進(jìn)期間液面波動較大，全烴基值維持在20%～30%，點(diǎn)火無火焰，出口流量和井底壓力平穩(wěn)，9月7日2:30安全、快速鉆至6890m四開中完。

3.4 壓井施工操作

鷹山組下段可鉆性好，對參數(shù)要求不高，五開可選用4寸加重鉆桿。在井口壓力較低情況下，利用旋轉(zhuǎn)控制頭帶壓起鉆至套管內(nèi)，若井口壓力快速上漲，應(yīng)在可能的情況下上提一個(gè)立柱、立即關(guān)閉半封閘板，實(shí)行平推壓井，平推壓井應(yīng)控制平推量，井口壓力回零后應(yīng)先下壓鉆具。

4 結(jié)論與建議

（1）目前順托果勒南區(qū)塊地層存在異常高壓，常規(guī)溢流監(jiān)測手段很難達(dá)到2m3關(guān)井的要求，需進(jìn)一步調(diào)研配套溢流監(jiān)測，可采用電磁流量計(jì)等新型工藝設(shè)備提高溢流監(jiān)測精度。

（2）通過優(yōu)選彈朔性膠乳+液硅水泥漿體系，能夠減緩水泥石高溫下強(qiáng)度衰減，對比數(shù)據(jù)顯示能夠起到穿鞋、戴帽的目的。但是目前順南區(qū)塊氣層固井關(guān)鍵技術(shù)未取得實(shí)質(zhì)性圖突破，應(yīng)繼續(xù)開展相應(yīng)研究及現(xiàn)場應(yīng)用評價(jià)分析。

（3）采用控壓鉆井技術(shù)能及時(shí)、準(zhǔn)確掌握井底液柱壓力，通過邊點(diǎn)火邊鉆進(jìn)的方式能夠?qū)崿F(xiàn)順托果勒南區(qū)塊目的層正常鉆進(jìn)，能夠有效提高生產(chǎn)時(shí)效。

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